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Elektrodenanordnung für Kathodenstrahlröhren für Fernseh- und Tonfilmzwecke
Es ist schon auf sehr verschiedenartige Weise und mit mehr oder weniger gutem Erfolge
versucht worden, insbesondere für die Zwecke der Tonfilmaufnahme oder auch für besondere
Aufgaben des Fernsehens, Kathodenstrahlröhren zu bauen, die einen Fluoreszenzstrich
ergeben, der in seiner Intensität steuerbar ist.
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Bei einer Gruppe dieser Röhren dient zur Erzeugung des Striches eine
Großflächenkathode in Verbindung mit einem rechteckig durchbrochenen Anodenblech.,
Eine andere Ausführung enthält als Elektronenlinse zwei normale Ablenkplatten, die
.an eine gegenüber der Kathode hohe negative Spannung gelegt sind.
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Bei den bisher bekannten Lösungen ist-in der Regel zu beobachten,
daß derF'luoreszenzstrich wohl bei dem einen oder anderen Helligkeitswert einigermaßen
gleichmäßige Leuchtdichte aufweist, jedoch ist dann fast immer festzustellen, daß
bei anderen Helligkeitswerten die- Leuchtdichte an verschiedenen Stellen des Striches
verschieden ist. Auch ist oft. zu beobachten, 'daß die Strichlänge mit der Steuerung
schwankt. Meist wird der Strich bei Steuerung in Richtung »Dunkel« kürzer.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Elektrodenanordnung,
die intensiv leuchtende Fluoreszenzstriche vermittelt, deren Helligkeit in ihrer
ganzen Länge gleichmäßig gesteuert werden kann. Erfindungsgemäß werden diese Fluoreszenzstriche
durch eine Elektrodenanördnung erzeugt, bei der die Elektroden ein System aus mehreren
Zylindern obilden, deren 'Achsen senkrecht zur Strahlrichtung verlaufen und mit
in Richtung des Elektronenstrahles iliimtereinander und senkrecht zu den Zylinderachsen
liegenden Durchlaßschlitzen versehen sind.
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Das Elektrodensystem gemäß der Erfindung weist gegenüber den bisher
bekannten unter anderem den großen Vorteil . einer besonders kurzen Bauweise auf.
Bei geringer Entfernung zwischen Leuchtschirm und System wird ein langer Fluoreszenzstrich
mit großer Strichschärfe erzielt. Allein, die wesentliche Verkürzung des* Elektronenweges
und die damit verbundene *Raumersparnis stellen eine wesentliche Verbesserung dar.
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.Darüber hinaus kann aber die Kathode des neuen Systems in ihren Abmessungen
verhältnismäßig klein gehalten werden, so daß keine Überlastung des Leuchtschirmes
auftreten kann, wie ges bei bekannten Systemen mit ,Großflächenkathode der Fall
ist. .
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Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen El:ektrodenanordnung
ist in Abb. i bis 3 dargestellt und soll im folgenden näher beschrieben werden.
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Abb. r zeigt eine vom Leuchtschirm aus gesehene Ansicht, Abb. a ,einen
Schnitt in der Ebene m'-m, Abb: 3 einen Schnitt in der Ebene n-n. - Der Aufbau des
Elektrodensystems ähnelt dem Aufbau eines Verstärkerrohres.
Die
von einer beispielsweise indirekt geheizten Oxydkathode a mit der Emissionsschicht
b ausgehenden Elektronen durchfliegen die Fläche einer auf negativem Potential befindlichen
Steuerelektrode c und gelangen zur Hilfsanode d, die hier eine ähnliche Rolle spielt
wie das Schirmgitter einer Verstärkerröhre. Die erste Anode d ist durch einen schmalen
Schlitz g, der senkrecht zur Achse des zylindrisch gebauten Systems verläuft, durchbrochen.
Der Schlitz befindet sich genau gegenüber derjenigen . Stelle der Kathode, von der
die Elektronen ausgehen. In einigem Abstand auf die erste Anode folgt die auf eine
Spannung von einigen tausend Volt gebrachte Hauptanode e, die ebenfalls wieder einen
senkrecht zur Systemachse angeordneten Schlitz h enthält. Dieser Schlitz
h
befindet sich wieder genau dem Elektronenquellpunkt sowie dem Schlitz in
der ersten Anode gegenüber. Zur Erhaltung eines einzigen leuchtenden Striches ist
die Steuerelektrode nicht, wie bei Verstärkerröhren üblich, als Gitter ausgebildet,
sondern besteht aus einem Zylinder mit einem Schlitz f am Ort des Elektronenquellpunktes,
der eine Breite in der einen Größenordnung von i mm hat, damit ein genügender Durchgriff
des Anodenfeldes hier gegeben ist. Der Pfeil l in Abb. 2 zeigt die Richtung an,
in der sich der Leuchtschirm befindet. Zur besseren Veranschaulichung sei noch einmal
betont, daß die emittierende Zone b der Kathode und die Schlitze f, g, h
in der Steuerelektrode, der Hilfsanode und der Hauptanode in einer Ebene liegen,
die senkrecht zur Zylinderachse liegt und gleichzeitig Zeichenebene der Abb. 2 ist.
Die Winkel, die die Schlitze einschließen, nehmen von außen nach innen zu; die Breite
wird durch die elektronenoptischen Bedingungen bestimmt: In manchen Fällen kann
es -auch praktisch sein, die Steuerelektrode aus 2 Zylindern mit gleichem Durchmesser
herzustellen, die dann so angeordnet werden, daß zwischen ihnen in der Ebene der
Schlitze g, h ein Zwischenraum der Größenanordnung von i mm bleibt. Um die gleichmäßige
Steuerung zu erhalten, kommt es darauf an, das System sehr weitgehend symmetrisch
auszugestalten. Die beiden Zylinder der Steuerelektrode werden :deshalb, um genaue
Achsenübereinstimmung zu erzielen, zweckmäßig durch einen oder zwei Stege miteinander
verbunden. Es ist erforderlich, daß der bzw. die verbindenden Stege dort angeordnet
werden, wo sie am weitesten von den Schlitzen entfernt sind, d. h. auf der von dem
Fluoreszenzschirm entfernt liegenden Seite des Systems Wird die Hauptanode mit einer
hohen Spannung verbunden, so können bei sonst gegebenen Abständen die -elektronenoptischen
Verhältnisse durch Regelung der positiver Spannung für die erste Anode in weitet
Grenzen beeinflußt werden. Insbesondere wir( durch Einstellung des Teilspannungsbetrage
für. die erste Anode die Breite des auf den Fluoreszenzschirm entstehenden Fluoreszenz
striches verändert. Die Steuerung der Intern sität, die bei dieser Anordnung fast
idea gleichmäßig zwischen »Hell<: und :>Dunkel erfolgt, geschieht durch mehr
oder wenige negative Vorspannung der Steuerelektrode Dadurch, daß die Hauptanode
in einem größerenAbstand von derKathode angebracht ist - beispielsweise in einer
Entfernung vor 15 bis 2o mm - und die erste Anode der Durchgriff der auf hoher Spannung
befindlichen Hauptanode abschwächt, genügen bei der Steuerelektrode bereits negative
Spannungen von-verhältnismäßig kleinem Betrage, um das Fluoreszenzleuchten völlig
zum Verschwinden zu bringen. Die Steuerempfindlichkeit ist so groß, daß normale
Rundfunkempfängerendröhren- völlige Hell-Dunkel-Steuerung für Frequenzen bis zu
über io5Hertz erlauben, ohne daß eine- Übersteuerung der Röhren eintritt.
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Erwähnt sei, daß bei gegebenen Schlitzabmessungen, gegebenen Abständen
der Elektroden des Systems und gegebenen Verhältnissen zwischen Hauptanodenspannung
und Spannung der ersten Anode auch die Form des auf dem Fluoreszenzscliirm entstehenden
Fluoreszenzstriches festgelegt ist. Das Verhältnis von Strichlänge zu Strichbreite,
d. h. die Größe des erhaltenen elektronenoptischen Bildes- auf dem Schirm, kann
natürlich in weiten Grenzen durch mehr oder weniger starkes Annähern des Systems
an den Schirm verändert werden. So ist es beispielsweise für solche Aufgaben, wo
Striche von io cm und mehr Länge erwünscht sind, nützlich, das System in beispielsweise
io bis- 15 cm Entfernung vom Flüoreszenzschirm anzubringen. Umgekehrt ist es für
die Zwecke der Tonfilmaufzeichnung nützlich, den Abstand zwischen Fluoreszenzschirm
und System sehr gering zu machen. ..
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Um einen scharf begrenzten Strich zu erhalten, ist es nützlich, den
Fluoreszenzschirm so abzudecken, daß nur am Ort des Fluoreszenzstriches Fluoreszenzlicht
nach außen gelangen kann, Weiterhin ist -es möglich, durch Anwendung von
Magnetfeldern, die beispielsweise durch kleine Permanentmagnete erzeugt sein können,
die Leuchtdichte in einem so ausgeblendeten Teil durch Zusammenquetschung des Elektronenbündels
zu erhöhen und die Gleichmäßigkeit des Leuchtens noch weiter zu steigern.
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Durch den großen' Durchgriff der Hauptanode auf die Ebene des Fluoreszenzschirmes
und
durch die zur Anwendung kommende hohe Hauptanodenspannung ist bei dieser Anordnung
erreicht, daß die vom Schirm abgehenden Sekundärelektronen leicht zurHauptanode
zurückgelangen, so. daß trotz der hohen Strahlströme kritische Schirmaufladungen,
die zu einer merklichen Abbremsung der Strahlelektronen führen, nicht eintreten.
Gegebenenfalls kann die Rückströmung der Elektronen vom -Schirm dadurch zusätzlich
erleichtert werden, daß in der Nähe des Schirmes eine mit der Hauptanode galvanisch
verbundene Elektrode mit zweckmäßig eben-.falls schlitzförmiger Öffnung angebracht
wird, die natürlich keinen störenden Elektronenschatten werfen darf.